一种全固态双波长超快激光器的制作方法

本实用新型涉及一种全固态双波长超快激光器。

背景技术：

基于全固态超快激光器在工业加工和医疗临床等方面对于高峰值功率的要求，本实用新型提出一种全固态超快激光器的实现方案，主要解决在超短脉宽条件下，激光器功率低、能量弱等问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种全固态双波长超快激光器。

按照本实用新型提供的一种全固态双波长超快激光器采用的主要技术方案为：包括种子光源以及与所述种子光源相连接的多程放大模块和双波长切换模块，所述多程放大模块包括三个45°反射镜、偏振片、四个晶体、四个法拉第旋光器、1/2波片、两个泵浦源，所述双波长切换模块包括1/2波片、偏振片、KTP晶体、分光镜、ABS吸收体、窗口，所述1/2波片上设置有电磁阀，外部控制电路通过所述电磁阀控制所述1/2波片实现双波长外部切换及控制。

本实用新型提供的全固态双波长超快激光器还可具有如下附属技术特征：

所述晶体和所述法拉第旋光器间隔设置，所述泵浦源设置在相对设置的两个所述晶体之间。

两个所述泵浦源之间以及所述种子光源与所述泵浦源之间均设置有同步延时电路。

所述晶体为Nd：Ce：YAG晶体。

采用本实用新型提供的全固态双波长超快激光器带来的有益效果为：本实用新型与传统方案相比较存在的优势：

①传统方案采用双泵浦模块，光束在净体重进行单次传输，所能够放大的倍数是有限的，本方案次用多程放大技术，能够多次有效的对能量进行放大，提高能量利用率；

②传统方案没有对各向异性双折射晶体的退偏现象进行补偿，本方案采用法拉第旋光器修正因退偏所产生的偏振方向偏转等现象，提高了系统的能量利用率和放大倍率；

③传统的方案采用滤光片或者两个出光窗口的方式实现双波长的切换输出，本方案采用电路控制电磁阀的方式实现外部控制切换，且使用同一窗口实现了双波长的输出。

附图说明

图1为本实用新型所述全固态双波长超快激光器的结构图。

图2为本实用新型所述全固态双波长超快激光器的放大原理图。

图3为本实用新型所述全固态双波长超快激光器中延时电路图。

图4为本实用新型所述全固态双波长超快激光器的多级放大原理图。

图5为本实用新型所述全固态双波长超快激光器的波长切换原理图。

图6为本实用新型所述全固态双波长超快激光器的532nm激光输出原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详述：

如图1至图6所示，按照本实用新型提供的一种全固态双波长超快激光器的实施例，包括种子光源1以及与所述种子光源1相连接的多程放大模块14和双波长切换模块15，所述多程放大模块14包括三个45°反射镜、偏振片3、四个晶体、四个法拉第旋光器5、1/2波片6、两个泵浦源7，所述双波长切换模块15包括1/2波片6、偏振片3、KTP晶体10、分光镜11、ABS吸收体12、窗口13，所述1/2波片上设置有电磁阀，外部控制电路通过所述电磁阀控制所述带电磁阀的1/2波片8实现双波长外部切换及控制。所述晶体和所述法拉第旋光器5间隔设置，所述泵浦源7设置在相对设置的两个所述晶体之间。两个所述泵浦源7之间以及所述种子光源1与所述泵浦源7之间均设置有同步延时电路。所述晶体为Nd：Ce：YAG晶体4。

如图1至图6所示，按照本实用新型提供的一种全固态双波长超快激光器工作方法的实施例，包括以下步骤：种子光源1产生的激光经过偏振片3后转换成有固定振动方向的偏振光，随后经过Nd：Ce：YAG晶体4的放大，经法拉第旋光器5对偏振方向进行重新矫正，随后经过1/2波片6后偏振角度变化90°，再次经过Nd：Ce：YAG晶体4放大，随后经过两次45°反射镜的反射，在经过两次放大和45°反射镜反射，重复上述过程直至光束可以完全穿过偏振片3并且进入波长切换模块；

激光经过45°反射镜反射后，在经过固定有电磁阀的1/2波片8，此时1/2波片处于关闭状态，随后经过偏振片9后被反射，然后经过45°反射镜后再经过KTP晶体10的倍频，随后经过分光镜11后的激光透射进入吸收体，随后再次经过分光镜11(1064AR，532HR)的反射后进入窗口13实现输出。

放大原理

当种子光源1经过放大模组时，根据爱因斯坦的量子力学理论，该能量会被有效放大。如图3所示，放大模组与种子光源1之间存在延时电路，如图2所示，当晶体吸收泵浦源7所提供的能量，并且达到最大粒子数反转状态时，种子光源1所发出的激光入射并且被晶体成功接收，此时由种子光源1所产生的能量能够被高效放大；

多级放大原理

种子光源1产生的激光经过偏振片3后转换成有固定振动方向的偏振光，随后经过晶体的放大，由于Nd：Ce：YAG属于各向异性双折射晶体，有退偏特性，所以需要加入法拉第旋光器5对偏振方向进行重新矫正，随后经过1/2波片6后偏振角度变化90°，再次经过晶体放大，随后经过两次45°反射镜的反射，在经过两次放大和45°反射镜反射，由于偏振的的方向偏转了90°所以再次经过偏振片3时会被反射，重复上述过程一共经过8次有效放大后，由于偏振角度再次偏转90°与偏振片3的方向相同，此时光束可以完全穿过偏振片3并且进入波长切换模块，如图4所示；

种子光源1→偏振片3(透射)→晶体(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→45°反射镜→晶体(功率放大)→旋光器→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→偏振片3(反射)→晶体(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→45°反射镜→晶体(功率放大)→旋光器→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→偏振片3(透射)→进入波长切换模块

波长切换原理

A.1064nm激光输出：

经过功率放大后的激光经过45°反射镜反射后，经过固定有1/2波片6的电磁阀，此时1/2波片6处于开启状态(振动方向未发生偏转)，随后经过偏振片3(偏振片3的角度与光的振动方向一致)，在经过分光镜11后进入输出窗口13，如图5所示；

功率放大后的激光→带有电磁阀(开启)的1/2波片8的→偏振片3→分光镜11→窗口13

B.532nm激光输出：

经过功率放大后的激光经过45°反射镜反射后，在经过固定有1/2波片6的电磁阀，此时1/2波片6处于关闭状态(振动方向偏转90°)，随后经过偏振片3后被反射(偏振片3的角度与光的振动方向垂直)，然后经过45°反射镜后再经过KTP晶体10的倍频，将部分1064nm的激光转换成532nm的激光，随后经过分光镜11(1064AR，532HR)后1064nm波长的激光透射进入吸收体，532nm波长的激光被反射，随后再次经过分光镜11(1064AR，532HR)的反射后进入窗口13实现532nm波长输出，如图6所示；

功率放大后的激光→带有电磁阀(关闭)的1/2波片8的→偏振片3→45°反射镜→KTP晶体10→分光镜11→分光镜11→窗口13

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。